淺談配電房無線監控終端係統的設計和應用

摘要：利用電能采集模塊和環境參數傳(chuan) 感器，通過無線通信網絡，組建配電房無線監控終端係統，采集和傳(chuan) 輸配電變壓器總輸出電壓和電流，功率因素，有功無功電度，配電房各路低壓出線的電流，配電房溫度和濕度，門禁狀態等數據，實現配電房運行的實時監控，提高配網管理的自動化和信息化水平。

關(guan) 鍵詞：配電房；無線監控

1. 配電房設備運行參數采集

配電變壓器(以下簡稱配變)是配電房內(nei) 的核心設備,對配變二次則電壓,三相電流,功率因素,用功無功電度等進行實時采集和分析,能夠及時掌握其運行負載情況和三相不平衡情況,及時發現異常狀態。

公用配電房的供電對象一般包含多個(ge) 用戶,分散於(yu) 不同方向的區域。配電房內(nei) 設置有低壓出線櫃,分接出多條低壓出線,向多個(ge) 方向供電。由於(yu) 用戶性質和變化多樣,各條出線的負荷情況經常發生變化,往往出現配變未超載,但一條出線超載,或者一條出線中某一相中重負荷等不良情況出現。因此各路低壓出線的三相電流也納入到監控範圍。

圖1監控終端網絡結構圖

對配變電能參數采集通過力創的EDA9033E三相電參數采集模塊完成。EDA9033E能夠準確測量三相四線製交流電路中的三相電壓、三相電流、功率因素、有功無功電度等多項參數。而多路低壓出線的電流將通過力創EDA9015A電流測量模塊采集,該模塊最大能夠采集12路電流輸入,能夠滿足多路低壓出線電流檢測的需求。

EDA9033E和EDA9015A均使用RS485或RS232總線通信,支持ASCII碼,十六進製和Modbus協議,通信方式統一,兩(liang) 個(ge) 采集模塊能夠掛在同一條通信總線上,通過不同的地址進行訪問。

2.配電房環境參數采集

配電房的環境參數,包括溫度、濕度等對配變的運行有著一定影響。通過安裝溫濕度傳(chuan) 感器,能夠使運行單位同時間了解配電房環境,保障設備安全運行。在鄉(xiang) 鎮地區,部分配電房位置往往較為(wei) 偏僻,存在電力設備被盜和人為(wei) 損壞的危險,因此在配電房需設置門禁檢測裝置,當有非法闖入時能及時通知管理單位,降低損失。

配電房溫濕度傳(chuan) 感器的核心部分采用SENSIRION的SHT1溫濕度傳(chuan) 感單元,該單元整合傳(chuan) 感原件和信號處理器,結構簡單、穩定性好,輸出標準的數字信號,支持串行通信。門禁檢測采用磁式門禁檢測裝置，通過開合時改變高低電阻值實現門狀態監測。

圖2配電房終端監控係統工作流程

圖3配電房實時監控數據

3.通信網絡

配電房監控終端係統有兩(liang) 個(ge) 通信網絡,其一是傳(chuan) 感網絡,負責連接各傳(chuan) 感器，收集、傳(chuan) 輸和處理傳(chuan) 感器信息。其二是數據傳(chuan) 輸網絡,負責與(yu) 外部網絡連接,和遠方服務器進行數據交換。

由於(yu) EDA9033、EDA9015、SHT1傳(chuan) 感器均支持串行通信，傳(chuan) 感網絡采用RS485通信網絡。RS485采用差分傳(chuan) 輸,抗幹擾能力強,布線簡單,可掛載多個(ge) 個(ge) 設備,便於(yu) 傳(chuan) 感器的擴展。

數據傳(chuan) 輸網絡的選擇有多種可用方案。對於(yu) 變電站來說,數據傳(chuan) 輸采用的光纖網絡,具有高速,實時性好的特點,但需要鋪設專(zhuan) 用通信通道,建造難度大,造價(jia) 高。由於(yu) 配電房點多分散,而且舊有配電房很多不具備鋪設光纖的條件,光纖網絡不能很好地適用於(yu) 配電房監控改造。現時,移動無線通信網絡發展已經十分成熟,覆蓋麵廣,GPRS通信最高能夠實現114kbps的傳(chuan) 輸速率,由於(yu) 配電房監控數據量少,GPRS可以滿足監控數據的傳(chuan) 輸需求。采用無線通信具有靈活組網、建設難度和建造成本低的優(you) 點,是配電房監控改造的網絡形式。GPRS通信和數據傳(chuan) 輸選用了平升DATA-6106工業(ye) 級GPRS通信模塊,支持串行通信,便於(yu) 與(yu) 傳(chuan) 感網絡連接。

4.監控終端係統組成和安裝

監控網絡采用總線式拓撲結構,把配電房內(nei) 各個(ge) 模塊和傳(chuan) 感器利用RS485總線相連接。傳(chuan) 感網絡結構如圖1所示。

現場安裝時,終端係統將分為(wei) 三個(ge) 主要部分:

(1)電能采集條:EDA9033E和EDA9015A兩(liang) 模塊安裝在一條U型導軌中,並在導軌上安裝三相開關(guan) ,接線端子和AC-DC電源適配器。該采集條安裝到低壓出線櫃中。並在低壓進線櫃和低壓出線櫃的二次則端子中引出電流互感器(CT)信號到兩(liang) 模塊,采集配變總電流和各路低壓出線電流,從(cong) 低壓母線引出三相電壓連接到三相開關(guan) ,並通過開關(guan) 連接至EDA9033E和AC-DC電源適配器,用於(yu) 配變電壓采集和為(wei) 其他模塊提供工作電源。

(2)控製箱:該部分把DATA-6106通信模塊,中央微處理器,I/O模塊,後備電池整合到一個(ge) 設備箱中,安裝到配電房牆壁上。該部分使用一對電源線和一對通信線與(yu) 電能采集部分相連接,獲取工作電源和采集電能數據。

(3)門禁和溫濕度傳(chuan) 感器模塊:門禁安裝到配電房門上方,溫濕度傳(chuan) 感器根據電房環境安裝,為(wei) 便於(yu) 接線,可以安裝在控製箱附近。

5.係統運行

終端監控係統的工作基本流程為(wei) 建立TCP網絡連接3,采集傳(chuan) 感器數據,處理數據,發送數據,工作流程圖如圖2所示。

通過數據服務器和客戶端軟件就能觀察到配電房的實時數據，如圖3所示。

6.安科瑞配電室環境監控係統的介紹與(yu) 選型

6.1概述

配電室綜合監控係統包括智能監控係統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子係統（雲(yun) 台球機、槍機）、環境監測子係統（溫度、濕度、水浸、煙感）、控製子係統（燈光、空調、除濕機、風機、水泵）、門禁監控子係統（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監控子係統（雙鑒檢測器）。

6.2係統結構

6.3係統功能

6.3.1實時監測

能夠顯示配電室設備的運行狀態，實時監測配電室環境參數信息，實時顯示有關(guan) 故障、告警等信息。

6.3.2數據查詢

在人機界麵中，可以直接查看配電室中各個(ge) 設備的運行數據。

6.3.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線。

6.3.4運行報表

查詢配電室內(nei) 設備的運行數據報表。

6.3.5實時告警

具有實時告警功能，係統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體(ti) 、設備故障或通信故障等事件發出告警。

6.3.6曆史事件查詢

能夠對產(chan) 生的所有事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和進行曆史追溯、查詢統計、事故分析。 

6.3.7用戶權限管理

設置了用戶權限管理功能，可以定義(yi) 不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。

6.3.8網絡拓撲圖

支持實時監視並診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個(ge) 係統網絡結構。

6.3.9遙控功能

可以對整個(ge) 配電係統範圍內(nei) 的設備進行遠程遙控操作。

6.4係統硬件配置

7.結論

通過先進的電能采集模塊、傳(chuan) 感器和無線通信技術,製成的配電房運行參數和環參數監控終端係統,實現了配電房的實時監控。該係統能有助於(yu) 供電企業(ye) 提高配網監控自動化水平,為(wei) 配網的運行管理,電網規劃提供實時有效的數據,利於(yu) 供電企業(ye) 的精益化、信息化管理水平的不斷提高。

安科瑞侯文莉